光电探测系统指向误差分析_建模与修正_张智永

《光电探测系统指向误差分析_建模与修正_张智永》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、航空学报Ｎｏｖ．２５２０１１Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１１２０４２－２０５４ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａＩＳＳＮ１０００－６８９３ＣＮ１１－１９２９／Ｖｈｔｔｐ：／／ｈｋｘｂ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎｈｋｘｂ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ文章编号：１０００－６８９３（２０１１）１１－２０４２－１３光电探测系统指向误差分析、建模与修正张智永＊，周晓尧，范大鹏国防科学技术大学机电工程与自动化学院，湖南长沙４１００７３摘要：针对光电探测系统（ＥＯＤＳ）的高精度指向要求，提出一

2、种基于半参数回归模型（ＳＰＲＭ）的改进算法。全面分析了误差来源，如光学系统的光轴一致性误差、机械框架的垂直度和回转误差、控制系统的稳定跟踪误差等，采用多体系统运动学理论，建立了具有明确物理意义的指向误差线性模型。同时，针对系统中的非线性误差因素，提出了半参数回归模型改进算法。数值仿真表明：改进算法能够很好地抑制测量数据中非线性误差的干扰，参数辨识精度优于０．６″；转台实验表明：修正后，系统的指向精度从２３．４１″提高到２．００″。关键词：光电探测系统；指向误差；误差分析；多体系统建模；线性模型；

3、半参数回归模型中图分类号：Ｖ２４９；ＴＨ７４文献标识码：Ａ光电探测系统（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ＯｐｔｉｃａｌＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｌｅｓｃｏｐｅ，ＡＡＴ）采用误差修正，将光电望远镜指［３］Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＯＤＳ）具有多光谱综合探测、隔离载体向精度从１５０″提高到０．１″，充分显示了其实用扰动、精确保持光学传感器视轴指向的能力，在航价值。［４－７］空摄影、战场侦察、成像制导等诸多领域获得了广指向精度受到多种误差因素干扰，如：光［１－２］泛应用。指向精度是评价其性能的关键技术学传感器使用和装配所引起的光轴

4、晃动和一致性指标，它不仅直接影响图像观测质量和目标捕获、误差；机械零部件加工、制造、装配过程造成的各跟踪、瞄准，而且影响到系统目标定位精度，进而轴系垂直度和回转误差、零位误差；机械框架在静造成后续火力打击的误差。止及运动过程中，由于受力、受热等原因造成的形目前，提高指向精度有两种基本途径：硬件调变误差；由于负载偏心、摩擦力非线性特征、电机校和软件修正。前者在设计、制造和装配过程中，电气波动、陀螺漂移、图像跟踪器时滞等因素引起通过硬件的方式尽量减小误差，造成设备的研制的控制系统稳定跟踪误差；载体环

5、境，如温度、重周期和设计成本大幅上升；后者在对误差分析、建力、应力、振动等，引起的误差。如此众多、复杂的模和辨识的基础上，通过软件的方式实现误差的误差因素给设计有效的修正方法带来了困难，主修正。软件修正具有使用方便灵活、降低设计成要体现在：一方面是误差分析的全面性，如传统的本、缩短研制周期、能显著提高系统精度等特点，误差修正方法比较依赖经验模型，对研制过程中是改善系统性能的重要手段。良好的误差修正方具体的误差因素考虑得并不周全；另一方面是非法往往能突破设计极限，使得系统精度有数量级线性误差因素修

6、正，如修正时，容易忽略模型线性的提高。如英澳天文望远镜（Ａｎｇｌｏ－Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ化的截断误差、测量数据的异常值、环境引起的随收稿日期：２０１１－０３－１８；退修日期：２０１１－０３－２５；录用日期：２０１１－０４－１８；网络出版时间：２０１１－０４－２６１１∶１３∶３０网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．１９２９．Ｖ．２０１１０４２６．１１１３．００５．ｈｔｍｌＤＯＩ：ＣＮＫＩ：１１－１９２９／Ｖ．２０１１０４２６．１１１３．００５基金项目：国家自然科学

7、基金（５０８０５１４４）；湖南省自然科学基金（０９ＪＪ４０２９）＊通讯作者．Ｔｅｌ．：０７３１－８４５７４９３４Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｚｙｎｉｈａｏ＠１２６．ｃｏｍ引用格式：张智永，周晓尧，范大鹏．光电探测系统指向误差分析、建模与修正［Ｊ］．航空学报，２０１１，３２（１１）：２０４２２０５４．Ｚｈａｎ－ｇＺｈｉｙｏｎｇ，ＺｈｏｕＸｉａｏｙａｏ，ＦａｎＤａｐｅｎｇ．Ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｐｏｉｎｔｉｎｇｅｒｒｏｒｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｏ－ｐｔｉｃａｌｄｅｔｅｃｔ

8、ｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１１，３２（１１）：２０４２２０５４．－张智永等：光电探测系统指向误差分析、建模与修正２０４３［９］机误差等。要包括稳定内回路和跟踪外回路。前者依靠惯基于此，对影响光电探测系统指向精度的误性器件，实时敏感载体相对惯性空间的偏离，并通差源进行了全面分析，建立了具有明确物理意义过稳定控制器进行实时纠正，保证光学传感器视的线性模型（ＬｉｎｅａｒＭｏｄｅｌ，ＬＭ），并提出了基于轴和各种干扰源相隔离。后